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DelFly

DelFly Micro, un microvehículo aéreo de alas batientes de 3,07 gramos con cámara. El DelFly es un microvehículo aéreo (MAV) u ornitóptero de alas batientes totalmente controlabl...

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DelFly Micro, un microvehículo aéreo de alas batientes de 3,07 gramos con cámara.

El DelFly es un microvehículo aéreo (MAV) u ornitóptero de alas batientes totalmente controlable equipado con una cámara de video , desarrollado en el Laboratorio de Microvehículos Aéreos de la Universidad Tecnológica de Delft, [ 1 ] junto con la Universidad e Investigación de Wageningen . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

El proyecto DelFly [ 9 ] se centra en sistemas completamente funcionales y sigue un enfoque de arriba hacia abajo hacia MAV de alas batientes cada vez más pequeños y autónomos .

El DelFly Micro, con una  envergadura de 10 cm y 3,07 gramos, es el MAV de alas batientes controlable de vuelo libre más pequeño con cámara de video y transmisor. [ 10 ] Existen MAV de alas batientes más pequeños, pero sin cámara a bordo. Un aficionado de Albany, Nueva York , construyó un MAV de alas batientes de 920  mg y 60 mm de envergadura, que es el ala batiente de vuelo libre más pequeño del mundo hasta la fecha .

El DelFly II, de 28 centímetros y 16 gramos, podía despegar y aterrizar verticalmente y realizar formas simples de vuelo autónomo, principalmente mediante procesamiento externo. [ 5 ] [ 7 ] [ 11 ]

El DelFly Explorer [ 12 ] mide 28 centímetros y pesa 20 gramos, y cuenta con un sistema de visión estéreo en miniatura para el vuelo autónomo en edificios.

DelFly Nimble en vuelo estacionario

El DelFly Nimble [ 13 ] es un MAV de alas batientes sin cola muy ágil. Se dirige modificando el movimiento de sus alas, lo que le permite realizar maniobras de alta velocidad como giros de 360 ​​grados. Uno de sus usos es el estudio del vuelo de los insectos; la imitación de las rápidas maniobras de escape de las moscas de la fruta reveló un nuevo mecanismo aerodinámico que ayuda a realizar giros inclinados rápidos. Una empresa emergente, Flapper Drones, está desarrollando una versión comercial del DelFly Nimble para su uso en el sector del entretenimiento, incluyendo espectáculos con drones, festivales y parques temáticos. [ 14 ]

Historia

El proyecto DelFly comenzó en 2005 como un ejercicio de síntesis de diseño para un grupo de estudiantes de licenciatura en la Facultad de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) . El diseño de alas batientes fue supervisado por la Universidad de Wageningen , [ 4 ] el control remoto y la integración de la microcámara por Ruijsink Dynamic Engineering , y el procesamiento de imágenes en tiempo real por la TU Delft. [ 15 ] El resultado de este ejercicio fue el DelFly I , un MAV de alas batientes con una envergadura de 50  cm y un peso de 21 gramos , equipado con una cámara. El DelFly I podía volar rápido y mantenerse en vuelo estacionario lentamente, obteniendo imágenes de cámara razonablemente estables.

En 2007 se creó el DelFly II  : un microvehículo aéreo (MAV) de alas batientes de 28 cm de envergadura y 16 gramos de peso, equipado con una cámara. Esta versión era más pequeña y tenía un rango de vuelo mucho más amplio, que abarcaba desde 7  m/s hacia adelante, hasta casi mantenerse en vuelo estacionario, y hacia atrás a -1  m/s. A diferencia del DelFly I, el DelFly II podía despegar y aterrizar verticalmente. Su tiempo de vuelo era de aproximadamente 15 minutos.

Al DelFly II le siguió en 2008 el DelFly Micro  , un MAV de alas batientes con una envergadura de 10 cm y un peso de 3,07 gramos, también equipado con una cámara. [ 16 ] El DelFly Micro es totalmente dirigible con tres controles para el acelerador, el elevador y el timón. Debido a la limitada energía a bordo, el tiempo de vuelo del DelFly Micro era de entre 2 y 3 minutos. El DelFly Micro figuró en el Libro Guinness de los Récords de 2009 como el avión con cámara más pequeño del mundo.

El DelFly participó en las ediciones de 2005, 2007, 2008, 2010 y 2013 de las Competiciones de Microvehículos Aéreos y fue el primer vehículo en realizar un vuelo interior totalmente autónomo. [ 17 ]

El DelFly Explorer fue creado en 2013. Cuenta con un sistema de visión estéreo que permite evitar obstáculos de forma autónoma incluso en entornos desconocidos y no preparados.

El DelFly Nimble , presentado en 2018, es el primer DelFly sin cola. Es mucho más ágil que los diseños anteriores; puede mantenerse suspendido en el aire y volar en cualquier dirección hasta 7  m/s en vuelo hacia adelante. Tiene un diseño relativamente simple y se basa en componentes comerciales estándar y piezas impresas en 3D.

En 2019, se fundó Flapper Drones, una empresa derivada de la Universidad Tecnológica de Delft, que desarrolla una versión comercial del DelFly Nimble.

Influencia

El DelFly se basa en relaciones de escala para el diseño aerodinámico de alas batientes, [ 6 ] que fueron descubiertas en el laboratorio Dickinson en Caltech en colaboración con la Universidad de Wageningen. [ 4 ] [ 18 ] [ 19 ] Investigaciones anteriores en el laboratorio Dickinson [ 20 ] también inspiraron a The Robobee , tanto el diseño de Robobee como el de DelFly se originaron a partir de investigaciones con modelos robóticos de insectos voladores. [ 21 ] El DelFly influyó en el UAV TechJect Dragonfly y FlyTech Dragonfly, entre muchos otros que hacen referencia a desarrollos de DelFly.

Desafíos de diseño

El diseño de vehículos aéreos no tripulados (VANT) autónomos, de baja masa (menos de 20 gramos) y alas batientes plantea desafíos en diversos ámbitos, como materiales , electrónica , control , aerodinámica , visión artificial e inteligencia artificial . Todos estos ámbitos se influyen mutuamente. Por ejemplo, los estudios sobre el diseño y la aerodinámica de las alas han mejorado la eficiencia del vuelo y la sustentación generada. Esto permite transportar una mayor carga útil, como más sensores y procesamiento a bordo . A su vez, dicho procesamiento a bordo puede utilizarse para realizar maniobras automáticas en un túnel de viento, lo que ayuda a crear mejores modelos de DelFly y su aerodinámica de bajo número de Reynolds .

Aplicaciones

Los microvehículos aéreos de alas batientes tienen una apariencia natural y son intrínsecamente seguros gracias a su baja masa y la baja velocidad de sus alas. Esto los hace idóneos para vuelos en interiores y en presencia de personas. Además, pueden utilizarse como juguetes de realidad aumentada , y entre sus posibles aplicaciones se incluyen la inspección de estructuras industriales interiores o la transmisión de vídeo del público durante eventos en interiores. El DelFly vuela bien en interiores con el aire acondicionado apagado y en exteriores con muy poco viento.

Las capacidades de vuelo superiores del DelFly Nimble , junto con su seguridad inherente y su apariencia natural, abren nuevas aplicaciones en el sector del entretenimiento. La empresa emergente Flapper Drones está desarrollando aún más la tecnología para espectáculos con drones durante conciertos, festivales y parques temáticos.

Referencias

  1. ↑ "Laboratorio de Microvehículos Aéreos – TUDelft" . Archivado del original el 19 de octubre de 2019. Consultado el 9 de julio de 2025 .
  2. ↑ Lentink, D.; Bradshaw, NL; Jongerius, SR (abril de 2007). "Nuevo microaeronave inspirado en el vuelo de los insectos". Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology . 146 (4): S133– S134. doi : 10.1016/j.cbpa.2007.01.256 .
  3. ↑ Bradshaw, Nancy L.; Lentink, David (18–21 de agosto de 2008). Identificación aerodinámica y dinámica estructural de un microvehículo aéreo de alas batientes . AIAA Guidance, Navigation, and Control; Atmospheric Flight Mechanics; Modeling & Simulation Technologies; and Applied Aerodynamics, American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). Honolulu, Hawái, Estados Unidos.
  4. 1 2 3 Lentink, David (9 de septiembre de 2008). Explorando la biofluidodinámica de la natación y el vuelo (tesis doctoral). Wageningen: Universidad e Investigación de Wageningen. ISBN 978-90-8504-971-5.
  5. 1 2 de Croon, GCHE; de Clercq, KME; Ruijsink, R.; Remes, B.; de Wagter, C. (1 de junio de 2009). "Diseño, aerodinámica y control basado en visión del DelFly". International Journal of Micro Air Vehicles 1 (2): 71–97. doi:10.1260/175682909789498288.
  6. 1 2 Lentink, David, Stefan R. Jongerius y Nancy L. Bradshaw. «El diseño escalable de microvehículos aéreos aleteantes inspirados en el vuelo de los insectos». Insectos voladores y robots. Springer Berlin Heidelberg, 2010. 185-205.
  7. ^ de Croon, GCHE; de Weerdt, E.; De Watter, C.; Remes, BDW; Ruijsink, R. (abril de 2012). "Señal de variación de apariencia para evitar obstáculos". Robótica, Transacciones IEEE en 28 (2): 529–534. doi:10.1109/TRO.2011.2170754.
  8. ^ de Croon, GCHE, Percin, M., Remes, BDW, Ruijsink, R., De Wagter, C., "El DelFly: diseño, aerodinámica e inteligencia artificial de un robot con alas batientes", Springer, (2015) .
  9. ↑ "DelFly" .
  10. ↑ "Plano de cámara más pequeño" .
  11. ↑ "TU Delft: Publicaciones" . Archivado del original el 14 de diciembre de 2013. Consultado el 11 de diciembre de 2013 .
  12. ↑ De Wagter, C., Tijmons, S., Remes, BDW, .de Croon, GCHE, "Vuelo autónomo de un MAV de alas batientes de 20 gramos con un sistema de visión estéreo a bordo de 4 gramos", en la Conferencia Internacional IEEE de Robótica y Automatización de 2014 (ICRA 2014).
  13. ↑ Matěj Karásek, Florian T. Muijres, Christophe De Wagter, Bart DW Remes, Guido CHE de Croon: Un robot aéreo sin cola con aleteo revela que las moscas utilizan el acoplamiento de torsión en giros rápidos inclinados. Science, Vol. 361, núm. 6407, 2018.
  14. ↑ "Drones Flapper" .
  15. ↑ De Wagter, Christophe y JA Mulder. "Hacia la conciencia situacional de los UAV basada en la visión". Conferencia y exposición de la AIAA sobre guiado, navegación y control. 2005.
  16. ↑ "Artículo de Delfly Micro IEEE"
  17. ↑ "Inicio" . imavs.org .
  18. ↑ Lentink, David y Michael H. Dickinson. "Escalado biofluidodinámico de aletas y alas que aletean, giran y se desplazan". Journal of Experimental Biology 212.16 (2009): 2691-2704.
  19. ↑ Lentink, David y Michael H. Dickinson. "Las aceleraciones rotacionales estabilizan los vórtices del borde de ataque en las alas giratorias de las moscas". Journal of Experimental Biology 212.16 (2009): 2705-2719.
  20. ↑ Dickinson, Michael H., Fritz-Olaf Lehmann y Sanjay P. Sane. "Rotación de las alas y la base aerodinámica del vuelo de los insectos". Science 284.5422 (1999): 1954-1960.
  21. ↑ Lentink, David. "Biomimética: Volar como una mosca." Nature (2013).